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  • 1 # 深空探索者1969

    目前主流的衛星導航系統,都是透過至少四顆已知位置的衛星來確定衛星接收器的位置。

    如圖1所示,圖中的導航衛星接收器為當前要確定位置的裝置,衛星1、2、3、4為本次定位要用到的四顆衛星:

    Position1、Position2、Position3、Position4分別為四顆衛星的當前前的空間座標,是已知資料。

    d1、d2、d3、d4分別為四顆衛星到要定位的導航衛星接收器的距離,已知Location 為要定位的衛星接收器的位置,是待求資料。

    因此定位的過程,就是透過一個函式MyPosition(),從已知的[Position1,d1]、[Position2,d2]、[Position3,d3]、[Position4,d4]四對資料中求出Location的值。使用程式設計方式的函式呼叫來表達:

    Location=MyPisition([Position1,d1],[Position2,d2],[Position3,d3],[Position4,d4]);

    那麼,這些引數是如何得到的?該函式又是如何執行呢?由誰來執行的呢?為何要用到4個引數呢?

    1.Position1、Position2、Position3、Position4這些位置資訊從哪裡來的呢?

    導航衛星都在不間斷地透過衛星訊號向地球廣播自己的當前位置座標資訊。任何一個導航衛星接收器在開闊區域都可以透過天線很輕鬆地接收到這些資訊,也可以識別資訊內容,這些內容就包含了位置資訊。

    2.四個距離資訊從哪裡來?

    因為每顆導航衛星24小時不間斷地廣播自己的位置資訊,因此它傳送位置資訊的時候也會附帶上實時的時間戳。衛星接收器收到資料後,拿當前時間減去時間戳時間,就是資料在空中傳輸所用的時間。

    得到資料在空中的傳輸時間後,再乘以其傳輸速率,便得到資料在空中傳輸的距離,也就是該衛星到衛星接收器之間的距離。資料包是透過無線電波傳送的,速度可以認為是光速C,若把傳輸時間記做Ti的,以下公式可以獲得每顆衛星的距離:

    di=C*Ti(i=1,2,3,4);

    3.為什麼要必須要四對引數,也就是四個座標?

    如果你有立體幾何基礎,在3維空間中3對[Positioni,di]這樣的資料就可以確定一個點,但為何導航定位需要四對呢?正常狀態下三顆就可以定位,但是事實上必須要四顆。

    根據上面的公式,di是透過C*Ti計算出來的,而我們知道光速C值是很大的,因此對於時間Ti而言,一個極小的誤差都會被放大多倍並最終導致位置偏離過大。因此在衛星定位中,時間精度的要求是苛刻的。導航衛星上是用原子鐘來計時的,但價格昂貴,導航裝置終端是無法使用原子鐘的。

    還有,光速C也會受電離層影響而產生誤差,導航衛星廣播的自己的位置也可能會有些許誤差。還有其他未知因素引起的誤差。

    因此在MyPosition()函式中多用一組資料,就是為了校正誤差。細節不過分贅述,可以明確的是透過多用一組資料,再加上一些巧妙的演算法,就可以減小誤差,保證定位的準確性。這就是必須有四顆衛星才能定位的原因。

    4.位置資訊的計算結果如何被定位裝置識別?

    定位終端需要得到[經度,緯度,高度]這樣的位置資訊才能定位。因此,我們推測,資料返回前,定位裝置會透過一定演算法將資料從空間座標形式轉換到經緯度形式。

    5.更高階的差分定位

    以上提到的僅僅是最簡單的單點定位,只是透過一個衛星接收器來確定位置。

    精度更高的方式是差分定位,它是透過增加一個或多個參考衛星接收器來提高定位精度。目前也已經被廣泛的應用。除此之外,透過建設地面基站等校準方式消滅誤差,使得定位精度可以提高到毫米級。目前GPS和北斗都能做到。

    (本文有參考和引用相關資料和資料,感謝)

  • 2 # 北斗小業務

    這個問題簡單來說就是天上的導航系統衛星在實時向地面播發自己的軌道、時間等星曆引數(衛星自己的空間位置)類似大喇叭不停的廣播一樣,地面的接收裝置接收這些衛星發出的資訊並進行數學計算然後得出自己的位置座標。實現這個過程需要滿足幾個關鍵點:

    1.地面終端至少要接收到三顆以上導航衛星的資訊,這樣才能實現定位,具體定位原理大家問一下度娘。

    2.地面接收裝置不能有訊號遮擋,有遮擋就收不到衛星訊號啦,自然無法定位,就像開車過隧道,導航老提示gps訊號弱無法定位。

    可能有的同學會抬槓,我的什麼品牌的手機在隧道咋有訊號呢,一樣可以定位。其實在導航技術飛速發展的今天,出現了很多輔助導航技術,比如咱們手機基站定位輔助,慣性導航輔助,地基增強輔助,已經其它各種輔助,但我說一點,無論這麼輔助,都離不開天上的導航大系統,輔助只是把定位體驗做的更好而已。

    對了,大家知道定位系統裡面關於定位精度有一個關鍵影響因素是什麼嗎?嘿嘿,是時間精度大家想到了嗎?有興趣大家可以找找資料

  • 3 # 指尖的餘溫432

    咱就說中國產北斗導航吧,因為以後北斗在國內是流行趨勢。北斗系統使用者終端具有雙向報文功能,使用者可以一次傳送40-60漢字短報文資訊。可以達到一次傳送達120個文字資訊,在遠洋導航起著重要作用及價值。精密授時:具有精密授時功能,可向使用者提供20ns~100ns時間同步精度。定位精度:水平精度100米(1。)。設立標校站之後20米,(類似差分狀態)。工作頻率:2491.75mHz。系統使用者容納量:540000使用者/小時。軍用就不必細說了。

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